壓鑄模具的成型過程涉及高溫高壓的金屬注入,其內(nèi)部結(jié)構(gòu)長期承受數(shù)百度高溫以及每秒數(shù)米的金屬流速沖擊。因此,對熱流道系統(tǒng)的材料強度、導熱能力、耐熱疲勞性能有高要求。在此背景下,3D打印在熱流道系統(tǒng)中的應(yīng)用需進行審慎評估。
目前3D打印在壓鑄模具中的主要應(yīng)用集中在以下幾個方面:一是模芯、鑲件的復雜結(jié)構(gòu)定制,特別是帶有彎曲通道、內(nèi)嵌散熱結(jié)構(gòu)的高性能模具零件;二是冷卻通道(包括貼合式水路)的集成式構(gòu)造,提升散熱效率;三是快速樣模或小批量模具的快速制造。通過SLM(選區(qū)激光熔化)、EBM(電子束熔化)等技術(shù),可實現(xiàn)金屬材料的高強度一體成型,為復雜幾何提供可能。
針對熱流道本體的制造,目前3D打印應(yīng)用仍較為謹慎。一方面是因為熱流道需傳導高溫金屬液體,核心結(jié)構(gòu)需要高耐高溫性,常用材料為H13、8407或熱作鋼材,而這類材料在3D打印過程中存在應(yīng)力裂紋風險與熱處理難度。另一方面,熱流道對尺寸公差、流道光潔度、接口密封性有嚴格要求,3D打印仍難替代高精度加工工藝。
實際案例中,更常見的是“混合制造”方案。即熱流道的主通道與加熱器部分由傳統(tǒng)機械加工完成,而進料口周邊、模芯插塊、通風導管等結(jié)構(gòu)采用3D打印方式成型。此種方式可將傳統(tǒng)熱流道系統(tǒng)與復雜結(jié)構(gòu)有機結(jié)合,提升散熱性能與集成度,同時避免高風險關(guān)鍵部位的可靠性問題。
因此,3D打印可以輔助壓鑄模具熱流道系統(tǒng)結(jié)構(gòu)優(yōu)化,尤其在集成冷卻、復雜過渡區(qū)域和異型結(jié)構(gòu)上表現(xiàn)突出,但并非完全替代傳統(tǒng)熱流道制造。未來隨著打印材料性能提升與熱處理技術(shù)成熟,3D打印在熱流道本體制造中的應(yīng)用將進一步擴大。